由外至内：旨在孕育信息科技核心素养的提问设计

周旭初

摘要：本文通过分析问题与核心素养的关系，提炼培育核心素养的问题特征，探索孕育核心素养的提问策略，并从真情境诱导问题发现、多层次分析拆解问题、多维度思考突破问题这三个角度，基于课堂教学实例进行了探讨，构建了一条由外至内、由问题指向核心素养的教学路径。

关键词：信息科技；核心素養；提问设计；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）16-0043-04

问题是思维的重要引擎，要孕育信息科技的核心素养，问题的设计是绕不过去的一个“弯”。教师通过提问激起学生解决问题的兴趣，引导找到解决问题的方向，形成解决问题的方案，甚至用更高层次的提问诱导学生自己提出问题……这一切都是培养信息科技核心素养的切入口。简言之，通过外显化的问题解决，助力学生掌握技术、构建概念、内化能力，发展学科核心素养。

问题与核心素养的关系

问题本指障碍或阻力，后有研究者将其定义为疑问，需要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难。解决问题就是在复杂情境中分析问题，生成解决问题的方案，审视解决问题的结果，这一切都可以带动信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四大学科核心素养的发展。

在信息科技教学中，问题解决的结果常以数字化作品、小微程序、智造实物、算法设计方案等形式出现，但这些“可见的结果”绝不是学习的“终点”，也不是问题解决的“完解”，而是“学习的新起点”。通过评价和反思，学生很快就会发现新问题，产生优化与改进的需求，这一过程中的“实践—反思—再实践”的迭代行动便是核心素养孕育的极佳场域。

孕育核心素养的问题特征

1.问题驱动性

问题应具有驱动性，以激起求知欲，调动学生的积极思考为目的。驱动性问题的本质是融入情境的学科思维之问，它能激发学生的学习主动性，促使他们更积极地参与到学习活动中，在解决问题的过程中构建新概念、联结旧概念，提升解决各种问题的能力，以达到学以致用的目的。

驱动性问题是在一定情境下引发真实需求，在此基础上提出真实问题，以驱动学习活动的展开。整体设计可以由一个大驱动性问题加若干个小驱动性问题来完成，大驱动性问题驱动整个项目，小驱动性问题聚焦于一个或若干学科概念。

例如，在“庆六一”班队活动中，为了营造氛围，活动需要一个“互动性抽奖程序”。因此，笔者提出一个大问题—如何用积木化编程工具实现互动性抽奖程序，以驱动整个项目的展开。为实现这个问题，可以生成一系列小问题，如抽奖程序有哪些角色、辅以什么事件、对应什么样的动作等，这些问题链就是一个个小驱动，驱动着项目的进展与具体的学科概念的落地。

2.层次进阶性

提问设计应具有层次进阶性。可以对有难度的问题进行分解，将其设计成问题链。遵循由易到难、由简至繁、由浅入深、由表及里的原则，让问题有层次、有梯度、有趣味。问题的层次进阶性的价值在于依托学生深度参与的情感驱动，追求深度思考的思维境界，从而提升学生用学科思维解决问题的关键能力。

这里的进阶有三层含义：一是功能的进阶（随机抽奖、按比重抽奖、更友好地抽奖交互，从1.0版升级到3.0版）；二是学科概念的进阶（从简单随机到高级随机算法，从随机函数、顺序结构、循环结构、分支结构到列表应用）；三是实践的进阶[从具体（项目需求）到抽象（数据算法）再到具体（程序实现）]。

3.素养导向性

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》强化了课程的育人导向。教师的提问或引导学生提出的问题应遵循素养的导向性，根据具体的课程内容，把核心素养的内涵融入教学目标，合理设计指向不同维度核心素养的“真问题”与“好问题”。

孕育核心素养的课堂教学提问

在教学实践中，笔者以“互动性抽奖程序”项目为例，让学生完整地经历界定问题、分析抽象、模式识别、算法设计、编程实现、迁移应用等全过程（如图1），在反复迭代的项目实践过程中提升信息科技核心素养。

1.真情境诱导问题发现，引发问题意识

问题往往是在真实情境中产生的。笔者通过创设情境引导学生发现问题、提出问题、分析问题并提取问题关键信息。

项目案例1：如何实现随机抽奖（1.0版）？

项目情境：大屏幕播放庆“六一”的欢乐场景，随后出现抽奖程序开发召集令，激发学生项目实践的内在动机。

驱动性问题：“设计几个角色？”“让哪一个角色转动？”“如何设计抽奖规则？”学生根据生活经验确定转盘和指针两个角色，以实现指针转动。设定抽奖规则为：让指针不断地转动，当触发停止时，指针所指向的奖项即为抽奖者所获得的奖。

学生在调试中发现问题：①指针并没有绕转盘中心点转动；②当用“旋转15度”的运动指令时，指针瞬间停止而不是想象中“有动感”。学生通过探究发现，可以把指针起点设为中心点并放在转盘中心，借助循环重复执行合成指针转动的动画效果，直到按下空格键，如图2所示。

项目案例2：如何实现指针不随机指向“缝隙”（1.0进阶版）？

驱动性问题：“作为抽奖程序设计者，你发现指针有时会指向奖项之间的‘缝隙，如何避免这种‘随机的盲目呢？”教师引导学生讨论：“如果是一等奖，应指向哪个范围？”学生发现：指针面向（0～90度）对应一等奖方向，但为避免指向“奖项缝隙”，10～80度更符合抽奖时的实际需求，因为这个范围能让用户看清楚指针究竟落在哪个奖项区。

引申新问题：“在各奖项的指针随机范围确定的基础上，如何实现整个程序的随机抽奖？”教师引导学生分析：把四个奖项抽象为数字1、2、3、4，引入变量“奖项”，奖项取1～4之间的随机数，如果奖项等于1就让指针面向一等奖的方向（即取10～80度随机数），如果奖项等于2就指向二等奖方向（取100～170度随机数），以此类推。如图3所示采用了便于理解的非嵌套的分支结构，在实际教学中，笔者也鼓励学生探索更复杂的分支嵌套结构。

教师通过创设问题情境，设计提问引导学生发现问题、提出问题，激起探索兴趣，激发探究欲望，产生寻找解决问题的“计算方案”的需求，初步培养了学生问题提出及解决问题的意识。

2.多层次分析拆解问题，培养计算思维

将已经实现了的程序与真实的现实需求进行“对质”，引发新问题，从而孕育计算思维的新实践。

项目案例3：如何实现按比重抽奖（2.0版）？

驱动性问题：“随机抽奖抽到各奖项的概率是一样的，现实生活中的抽奖也是这样的吗？”学生给出回答—“现实生活中抽中一等奖的概率比较小”，并思考：“怎么样让中一等奖的概率变小？即怎样实现按比重抽奖？”

给出假设：设定各奖项的中奖概率分别是1/10、1/10、3/10、5/10。

方案一：修改1.0版本的盘面布局，把一等獎的盘面扇形缩小，不中奖的盘面扇形增大。这样，中一等奖概率由1/4降低到1/10，如图4所示。

提出约束性问题：“在不改变盘面布局的情况下，如何实现按比重抽奖？”

方案二：修改1.0进阶版，用1和10之间的随机数。把随机数的区间分成4份，按1∶1∶3∶5的比重划分。若奖项变量为1就是一等奖，若为2则是二等奖，若是3、4、5则为三等奖，若是6、7、8、9、10则对应“谢谢参与”，如图5所示。

方案三：修改1.0进阶版，用列表存储。把一等奖、二等奖、三等奖和“谢谢参考”抽象成的数字1、2、3、4，按1∶1∶3∶5的比重存放至列表中。例如，4代表“谢谢参与”，整个列表中有5个4，表示抽中的概率为50%，如下页图6所示。

项目案例4：如何实现抽中后不再重复抽取（2.0进阶版）？

当按比重抽奖程序完成后，教师引导学生直面现实：“若一等奖只准备一个礼物，如何做到只抽一次的功能？即通过编程实现某奖项被抽取后不会再出现该奖项。”

经过讨论，学生提出两种思路：一种是通过变量计数的方式，对这个奖项被抽取情况进行动态更新，当某个奖项的计数为0时，就提示该奖项已被抽完；另一种思路是动态删除列表元素，即抽中某奖后，即刻删除该奖项对应的数字列表元素。

通过层次进阶性的提问设计和项目实践，把复杂问题拆解为小问题，通过分析问题、讨论方案、理清思路、设计算法、编程调试，最终实现问题的解决。学生在看得见的“项目生长”中，实现了学科核心素养的自然生长。

3.多维度思考突破问题，孕育核心素养

多维思考指的是从多角度考虑问题，围绕目标换个角度看问题可以打开思路，有时会有意想不到的收获，甚至可以创造性地解决问题。

项目案例5：放飞想象，如何实现更友好的抽奖交互（3.0版）？

驱动性问题：“如果你是抽奖程序的主持人或使用者，你觉得抽奖程序还有什么需要改进的地方？”

学生讨论：抽奖是为了增强欢庆气氛，建议“谢谢参与”改为“鼓励奖”；奖品样图可以直接放在盘面上以增加吸引力；应用语音提示，如当抽中一等奖项时，会播报“恭喜你，抽到了一等奖”；增强视觉动感，当抽中奖时可切换酷炫舞台，增设祝贺的角色动画；远程抽奖，用蓝牙或WI-FI远程交互等。

总之，程序开发是“原生”的核心素养孕育场，执行调试和朴素算法的不完美体现，激发学生为实现程序诞生与升级而不断探索。一个“抽奖程序”项目，通过教师提问设计的“有意为之”，构造成项目版本的迭代和计算思维实践的进阶深化，学生经历“发现问题—解决问题—再发现新问题”的“做中学”和“创中学”的过程，计算思维被项目中蕴含的问题激发，带动着信息意识、数字化学习与创新乃至信息社会责任的全面提升。随着项目的进展、情境的延续和问题的解决，学科核心素养由外至内潜移默化地得到培养。

参考文献：

费海明.计算归简 分合衍变——计算思维内涵探析与教学创意[J].中国信息技术教育，2020（20）：85-88.